面向应用型人才培养的《机械设计基础》课程教学改革探讨

王馨　李荣斌

摘 要：针对深化教育领域的综合改革对职业化教育提出的要求，以适应现代化教育对应用型人才的需求，从教学目标、教学模式及考核方式三个方面对“机械设计基础”课程教学改革进行了探讨，提出了教学模式实现的目标、以教师、教学载体及信息技术的三维一体教学模式，并结合教学模式提出具体的课程考核指标、考核的检查与改进、考核指标的顶层设计。这些建议结合新的形势与背景基础，符合大学培养应用型人才的总体要求，为下一步深化地方院校职业教育改革提供参考。

关键词：机械设计基础；应用型人才培养；教学；改革；探讨

《机械设计基础》课程是机械类及能动类工科院校中一门重要的专业基础课，对学生后续深入扎实学习专业课程起着承上启下的衔接和串联作用。该课程的学习不仅需要前期的基础理论知识，而且需要学生对课程中的实体对象具备感性认识[1]。该课程所采用的教材一般内容繁杂、条目繁多；除涉及一些实际应用相关的知识性的描述外，还涉及一些工程结构的力学数学公式计算，因此它要求学生不仅要掌握基础理论知识，而且需要学生结合工程实践的背景理解知识经验的来源和发展，其最终的目的是培养学生将所学知识应用于工程实践的能力。该课程将“知识研究”与“应用技能”结合在一起，对于未来指导职业化教育改革同样具有重要意义。

党的十八届三中全会做出的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》全文公布；其中，第42条对“深化教育领域综合改革”进行了战略部署，并明确提出要加快现代职业教育体系建设，深化产教融合、校企合作，培养高素质劳动者和技能型人才[2]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提到：到2020年，形成适应发展方式转变和经济结构调整要求、体现终身教育理念、中等和高等职业教育协调发展的现代职业教育体系，满足人民群众接受职业教育的需求，满足经济社会对高素质劳动者和技能型人才的需要[3]。由此可见，面向应用型人才培养模式的课程改革将进一步得到实践，“十二五”阶段，在中国发展高层论坛上，教育部副部长鲁昕透露，教育部将做600多所地方本科高校向应用技术、职业教育类型转变的工作（新京报 3月23日）。按照企业的需要和岗位来对接对研究《机械设计基础》课程的改革提出了更高的要求。《机械设计基础》课程在教学内容方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面应着重设计构思和设计技能的基本训练。因此，本门课程的讲授需要处理好知识学习与技能培训的关系。一种观点认为，应用型人才无需或不必着重掌握基础理论，甚至某些学者认为应大量删减公式理论，让学生直接进入实战训练；另一种观点则认为基础课程不必过早涉及应用相关的案例，因为学生还没有形象化具体化的培养基本的感性认识。本文认为这两种观点的提出的初衷虽有一定的现实背景，但是离课程设置的目标尚存在改进空间。

本文从教学模式、人才培养考核方式等角度探讨在新时期教育改革的有利背景下如何将《机械设计基础》课程的讲授提升至新的水平。

1.结合现实目标优化设置教学模式

对于应用型人才培养，教学模式设置的优劣完全取决于目标的实现，目标得到实现的关键在于目标本身设置的深度和广度。从我国发展的总体规划与战略角度，我国企业仍然处于劳动密集型和技术创新型的复合结构形式，培养具备创新知识和应用技能是现代应用型人才的内在要求。从未来发展趋势来看，仅仅机械的让学生掌握技术将等同于传统的“学徒制”，要突破这种思维，需要结合企业需求来细化教学目标。从上世纪90年代开始，德国职教界开始新一轮的课程改革，明确提出培养学生社会能力、方法能力和专业能力的教育目标[4]，但是这些能力是针对不同课程所提出的，实际上三者可以有机结合在一起。《机械设计基础》课程设置的一般目标主要有三点：一是培养学生具有分析选用和设计常用机构、机械传动装置和简单机械的能力；二是为学生深入学习具体机械设计打下必要的基础；三是培养学生从事机械研发的创新能力。从学生角度来说，这三点是逐步提升的过程，任何一环不可丢弃也不可跳跃，整个过程实际是以“技能提升”为根本目的而展开。《机械设计基础》是一门综合学生学习培养知识与技能的课程，具体而言，要实现以下教学目标：

（1）机械设计的本质和基本要求是概念设计，概念设计是对基础知识的理解，而学习这些知识可以结合社会实践来理解，重点在实现学生能以实践来阐述知识原理。

（2）以历史项目工程背景为依托进行机构任务的简单设计、拆解和维护，以工作组为团队完成项目的要求，并提交产品和项目分析报告[5-6]。这一部分重点培养团队合作、沟通协调及应用所学知识解决实际问题的能力。

（3）到实际企业现场参与班组、车间及工厂内部的实际工程项目，学生在企业接受职业技能培训；由于《机械设计基础》课程并不是纯粹的专业课程，因此该课程的目标是通过短期培训建立学生企业工作的基本技能，要求是熟悉未来所学专业的工作导向和建立对工种的兴趣。对于未来工作选择适应自身的岗位提供初步的判断。

2.三维一体的教学模式

所谓三维一体的教学模式，可以称为一项教学工程，这项工程的目标实现需要控制三个方面的主要因素，分别是教师、教学载体和信息技术。

2.1教师角色的主体性

机械工程属于具有实践背景较强的学科，工业化程度高的发达国家其机械工程技术都比较强。我国处于发展阶段，几乎所有的工程行业都有机械设计的身影。大学教师虽然具备机械设计的系统知识，但是大学教师主体缺乏深厚的机械工程实战经验，更无法做到具备涉及所有课程内容的工程经验。《机械设计基础》课程设置通常是以传统考试为需要进行讲授，而并不考虑工程背景和技术的发展，往往导致学生理论与实践结合不紧密。工程背景需要行业人员或资深工程师担当教学顾问；而技术发展则应以目前工程中的技术瓶颈为关键点进行引入。在培养应用型人才方面，教师是直接主体，属于重要的實践者。大学教师大部分都承担科研工作，具备工程问题的国际视角，也知道某个工程问题所处的发展阶段，但是对于行业需求的工程问题知之甚少或缺乏创新实践的渠道。行业需求相比理论研究注重实用，而且技术革新往往需要资金和时间投入，因此将行业企业的资深专家担当课程开发顾问；开设与行业相关的实践课程；建立企业资深工程师与学校教师双向回流的教学模式具有示范意义，在教学模式中本文将两者分别称为“学理讲授”和“实理讲授”。以国家级规划教材《机械设计基础》为例，全书共18章，其中连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、传动机构、轴承等章应各自安排一次资深工程师介绍相关工程应用的情况以增强学生的兴趣，其中本书考试非考点但工程应用及技术处于发展阶段的内容更应重点进行实理讲授。在客观条件容许情况下，应设置1/5以上的课时进行实理讲授，大学教师应辅助总结实理讲授的理论本质，以达到理论与实践的有机结合。

实理讲授没有固定的课程蓝本，可能导致学生比较盲目，因此需要校企合作出版相应的教学指南以提示资深工程师讲授的主题；学生则根据实理讲授过程加深对课本知识进一步理解。本文建议以地区职业化高校为联盟进行实理讲授的教学指南教材编写，突出实践，紧扣课本主题。

2.2教学载体的多样性

传统教学的空间是课堂教室，对于从未接触过机械实体的学生而言，某些专业性较强的术语如蜗轮、减速器、轴承等，由于感性认识不足造成学生学习掌握其概念存在困难。因此，丰富教学载体非常重要。本文将教学载体分为：课堂、课外、实验室、企业现场。

课堂教学主要承担基础理论课的讲授，因此对于类似机构自由度计算、齿轮受力分析、齿轮传动分析、蜗杆受力分析、轮系传动、轴的强度计算、螺栓强度计算等涉及计算分析的内容建议设置新课和习题课等两种课程，特别是习题课应结合实例进行分析讲授以使学生对理论有更深的理解。课堂教学除对学生理论知识进行引导外，还需要借助实物和模型对学生的感性认识进行强化。

课外训练的目的是使学生发挥特长对感兴趣的知识进行挖掘延伸，一方面巩固知识，另一方面需要理解知识的应用。课外训练由于不属于大学课程的要求，许多院校往往忽视或无法科学规划实施。对于研究型大学强调论文、专利等难度较大的内容，而对于应用型大学这些要求虽然重要但是偏离应用型人才培养的目标。应用型人才培养重在“如何用”，那么设置课外训练则紧扣关键点设置训练内容。建议根据教材内容指定学习任务，将学生组成小组，使其分工协作，团队作战，查阅资料和自学，运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料设计一般通用零部件和简单机械装置。

设置实验课有两个目的，一个是辅助理解理论知识，特别是实物认知程度；另一个是符合应用型人才对于动手操作的能力培养。《机械设计基础》课程中一般可以安排实验课程的内容可根据实验目的进行许多实验，如验证性实验、设计型实验、探索性实验及综合型实验等类别，该课程则一般以机械运动简图、减速器拆装、齿轮参数测定等内容为主题开展。实验课中教师应做好指引工作，以学生为主体，选择学生兴趣浓厚的实验题材，但应避免选择企业实践应用不多的题材。实验室应向学生全天候开放[7-8]。

企业现场培训是四个载体中最为重要的一个部分。在企业，学生的定位要彻底转变，应该由学生转变为技术员；其次，保证该环节的教育质量十分重要。要保证教育质量，首先是大学教师要发挥助教的作用，这与学校的角色完全不同，大学教师应在企业担任职员或工程师助理职务，在资深工程师的安排下配合完成学生的培训；其次是教学的内容，在企业没有单独的零件学习任务，一般是机械整体的设计，很多专业的知识学生无法迅速理解并掌握，因此教师一方面要指引学生树立正确的实践观，使其较快进入工作节奏；另一方面可以指导学生接触新知识新技能。这种教学模式必须彻底摒弃完成教学任务为目的的传统教学模式，职业化教育的目的最终是使学生能够学以致用，够用优先。这个环节的目的是培养学生机械设计的基本感性认识、培养学生工作服务和动手能力以及认识学与用之间的差距。很多大学将学生安排至企业就不再管控，实际上会造成学生盲目应付，学不到实用的东西。本文的建议企业培训应以工程师、教师和学生三方为主体一同参与，对于企业而言，减少了实习周期节约成本；对于教师而言，丰富了工程经验，扩充了理论的内涵；对于学生而言，巩固了理论知识，认识了学习的实用价值，激发了学习兴趣。

2.3信息技术的功能性

目前，世界处于信息技术的高速发展阶段，可视化、信息共享、远程视频、虚拟现实技术、网络技术、大数据处理技术已逐渐渗透至各个领域，这些技术的革新对于教学手段的提升有着重要作用[9]。教学本质是使学员掌握技能，因此沟通占据了大量的时间。轻松教授、愉快学习将是信息技术支撑教学的重要目的。新时期，学生思维活跃，接触时代新技术的机会多，对新鲜事物兴趣浓厚。实际上目前已有一些有效的教学手段如CAI教学[1]已经在教学中采用，还有更多的信息技术可被借鉴和采用。信息化对于促进教育改革具有正面作用，应该加以利用。本文建议的信息技术主要在以下几个方面进行实施：

（1）在讲授理论知识时，可以开发网络课程、编写电子教案、设置网上题库在线答题，并将这些内容存放在Web服务器上，学生通过上网浏览学习，与此那同时可以随堂录音供学生下载复习采用。

（2）构建丰富多彩的知识-工程经验信息共享平台，该平台主要供学生、教师、工程师三方为对象的理论知识答疑、工程项目设置、工程问题讨论相关的网上在线共享系统，可由任一方在任意时刻发起，并在当日进行回复讨论。

（3）基于CAI教學软件制作机械运动动画促进学生直观理解机械原理和设计方法。

3.课程考核方式建议

德国是职业教育成功的典范，其对考试非常重视，视其为检验职业化程度的有力工具，以保证职业教育的质量。传统考试是试卷答题，德国职业教育则以笔答和操作并重，本文的建议进一步细化课程考核目标。

3.1精细化考核指标

前面《机械设计基础》课程教学模式中有4个载体，分别是课堂、课后、实验室和企业现场，课堂对应的是习题课测评、平时课后作业成绩和期末考试成绩；课后训练是课题兴趣小组的任务型成果报告和实用性创造成果报告；实验室则是基本实验成绩；企业现场则是具有国家承认的企业培训结业证书。这些部分均占总分的一定比例，比例的划分并不唯一，评价体系根据学校实际情况进行设置，总体原则是理论与实践并重，注重应用实效。以上指标均可以按考核系数比例叠加，最终成绩作为学生的成绩。期末考试方式从闭卷考试改为闭卷与开卷结合进行考试，闭卷考试题目为基本概念、基本原理及简单计算，开卷考试题目强调工程背景，着意考查学生综合运用知识解决实际问题的能力。

3.2考核过程的检查与调整

尽管前面建议了一些具体考核指标，但是考核的目标不仅仅是得到学生的总体评价，更重要的达到我们的目的-学生技能的提升。应用型人才培养的目标是使学生能顺利从大学走向企业，而且无需长时间的培训实习直接上手操作。《机械设计基础》课程具有理论与实践相结合的特点，理论与实践教学环节的设置虽然是一环套一环，但是在每个流程中都会出现一些问题，例如教学进度的延误、学生接受程度差异性、教学难点的理解、实验条件的限制、企业现场的进度安排、企业培训的岗位设置差异等都影响课程的有效完成，整个周期存在时间与人力物力投入的问题。为了适时掌控学生的技能提升程度，一方面要在经验中归纳总结；另一方面则要在每个教学环节作相应的课时和教育研究调整。调整过程重点围绕以下几个方面：

（1）将课程中容易调整且不影响后续教学的课程章节内容优化调整。

（2）将时间和经济投入较小的课程章节内容选择型调整。

（3）对实际应用影响较小的课程章节内容作调整。

（4）对实践环节有重大关联的理论课程章节内容进行调整。

（5）将大部分学生较难理解的知识点进行调整。

3.3考核指标的顶层设计

应用型人才培养是我国职业化教育改革的重要发展方向，涵盖政府、社会、企业及高校多个单位，需要精心筹备、共同谋划。成功与否，类似《机械设计基础》这门理论与实践相结合的课程讲授效果十分关键。效果好坏取决于考核指标，考核指标是促进教学并进的有力措施，实施得当，教改会顺利进行并且开花结果。教师虽然是教学的主体，但是培养应用型人才仅凭教师之力难以为功，为此地区高校应建立一个应用型人才培养考核指标的战略联盟，形成政府扶持、企业支撑、社会关心的重要力量。使考核指标更具科学化，本文作者建议以企业服务型的高度直接指引高校考核，结合高校考核和企业考核两者的高度进行顶层设计。由企业对考核的指标、要求、期望值及效益给出建议，取代学分制为评价建议书，为因人设岗提前作好必要准备。以往企业寻觅人才是因岗聘人，即企业不同部门不同岗位招聘人才，但这种方式忽略了人才的个性特点，原因在于人才只有到岗位方才知道自身的适应性及岗位的匹配程度。考核指标的顶层设计就是适应人才的自身特点而做出的预先评价，做好考核指标的个性化清单有助于企业对人才的合理分配。

4.结语

在新时期教育改革的时代背景之下，本文以《机械设计基础》为例进行了教学方法的改革措施探讨。面对职业化教育的趋势，本文的一些举措将为未来实施重大教育改革的教学模式与考核方式提供有益的借鉴。

参考文献：

[1]陆萍，宋可总，栾莹，等.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育，2006 （1）： 49-51.

[2]新华社.国中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定[R].北京： 2013.

[3]国务院.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[R].北京： 2010.

[4]姜大源.德国职业教育[J].中国职业技术教育，2006 （2）： 56-57.

[5]萬志坚.高职《机械设计基础》课程项目化教学改革实践[J].职业技术教育，2009 （32）： 23-26.

[6]龚厚仙.基于项目驱动的《机械设计基础》课程改革[J].职业技术教育，2011，32（17）： 31-33.

[7]刘元林，李阳星，李光煜.大工程背景下机械设计基础课程教学改革与实践[J].理工高教研究，2007，26（4）： 96-97.

[8]阎绍泽，申永胜，季林红，等.机械设计基础系列课程的新教学模式[J].中国大学教学，2004 （6）： 28-29.

[9]余胜泉，吴娟.信息技术与课程整合：网络时代的教学模式与方法[M].上海教育出版社，2005.

作者简介：

王馨（1985-），女，湖北武汉人，博士，讲师，主要从事机械工程专业教学改革研究。

李荣斌（1969-），男，上海人，博士，教授，博士生导师。